MutMap : mutagen을 이용한 genome 상의 phenotype 원인 유전자 찾기 #

MutMap의 기본원리 #

(출처:Abe A1, Kosugi S, Yoshida K, Natsume S, Takagi H, Kanzaki H, Matsumura H, Yoshida K, Mitsuoka C, Tamiru M, Innan H, Cano L, Kamoun S, Terauchi R. Genome sequencing reveals agronomically important loci in rice using MutMap. Nat Biotechnol. (2012) 30:174-178 )

1. 멘델의 우열의 법칙과 분리의 법칙에 의한 열성 유전 인자 (SNP 일수도 있음)는 F1의 자가 교배로 인해 F2에서 3:1의 분리비로 '1'에 해당하는 열성 표현형을 보임

2. 이들 열성 표현형들의 모든 개체는 모두 동일한 genomic DNA 좌위(position)상에서 동일한 Genotype을 가짐

3. 또한 이들은 F1의 wild-type의 genotype과는 다른 Allele 을 갖게 되고 이는 열성 표현형의 원인 인자가 될 가능성이 높음

MutMap 분석 방법 #

1. Wild-type의 정상 개체와 mutant개체 교배
   1. 이때, 일반적인 mutant 개체는 EMS(Ethyl methanesulfonate) 등을 통해 random mutation을 유발하고 나타나는 표현형이 특별한 개체를 선별
   2. 예) 키가 매우작거나, 잎에 무늬가 있거나, 잎색이 노랗거나..
2. '1'의 교배된 F1의 자가 교배
3. '2'의 자가 교배 후 얻어진 F2 가운데 특징적인 Phenotype을 갖는 3:1의 분리비가 적용되는 열성 F2 개체 다수를 수집
4. Wild-type의 시퀀싱 (=> A형)
5. '3'의 F2 열성 개체 다수를 pooling 하여 시퀀싱 (=>B형)
6. 시퀀싱된 '4'의 wild-type (A형)과 '5'의 열성개체 pooling (B형) 시퀀싱 reads의 assembly (Reference sequence가 있어야 함)
7. Assembly 결과를 바탕으로 A형은 heterozygote allele를 갖는 반면, B형에서는 homozygote allele을 갖는 특정 genomic DNA 좌위 분석 (SNP index 계산)
8. Genomic DNA 상에 variant가 발견되는 모든 좌위에 SNP index를 표시 (SNP가 많을 경우 연속되는 SNP 5~10개 마다 그 평균 index값으로 표시 -> 추세선 표시)
9. SNP index가 '1'에 가까운 SNP이 밀집된 genomic DNA 좌위가 phentoype의 원인 유전자일 가능성이 높으므로 이 영역내 유전자 정보를 확인 (-> expression/ regulation)

관련 논문 #

1. Abe A1, Kosugi S, Yoshida K, Natsume S, Takagi H, Kanzaki H, Matsumura H, Yoshida K, Mitsuoka C, Tamiru M, Innan H, Cano L, Kamoun S, Terauchi R.(2012) Genome sequencing reveals agronomically important loci in rice using MutMap.Nat Biotechnol. 30 174-178

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